3CrMoCoWV钢在低温处理下组织中碳化物的变化研究
- 发布时间：2013/1/16 13:32:04
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热作模具钢在热处理时，钢中碳化物的种类、大小、含量及分布状态等的变化对模具服役时的热强性、热稳定性、冲击韧性及热疲劳性能都会产生很大影响。因此，选取合理的热处理工艺，对提高材料的使用性能具有重要意义。
3CrMoCoWV钢是一种新型热作模具钢，具有良好的热强性、回火稳定性和韧性，但在使用过程中常因韧性不足而导致模具崩裂或经二次修模后容易开裂。有报道称，低温处理可明显改善材料的性能，显著提高模具的使用寿命，但其机理尚不清楚。为此，有研究者对3CrMoCoWV钢线进行了等温淬火，然后进行低温处理及回火处理，研究了组织中碳化物的变化，以获得低温处理提高钢韧性的机理。
试验用3CrMoCoWV钢在真空感应炉中熔炼，然后经电渣重熔、高温均化、锻造、超细化及退火处理，其化学成分见表1。
表1试验钢的化学成分（质量分数%）
从原料上切取试样*行等温淬火处理，加热到1020℃奥氏体化保温0.5h，然后在380℃盐浴炉保温5h进行贝氏体等温淬火；再在干冰和酒精混合溶液中进行-60℃低温处理2h；zui后进行回火处理，回火工艺为620℃×2h+560℃×2h。利用NikonEPIPHOT300型光学显微镜、HITACHIS-570型扫描电子显微镜（SEM）及JEM2010F型场发射高分辨透射电镜（TEM）对不同热处理后的试样进行显微组织分析。透射电镜薄片试样制备采用双喷离子减薄仪对直径为3mm薄片进行减薄获得（腐蚀液由高氯酸和无水乙醇组成），温度-20℃。而碳膜复型试样制备则在抛光后并用4%硝酸酒精腐蚀的试样上喷一层20nm厚的碳膜，再在4%硝酸酒精溶液中浸蚀，获得附有碳化物的碳膜；然后置于铜网上，通过TEM观察低温处理前后碳化物的微观形态及组织特征。
结果表明：（1）3CrMoCoWV钢经等温淬火后，基体组织以下贝氏体为主，含有部分马氏体和残余奥氏体，且ε-碳化物和Fe3C析出。（2）再经低温处理后试验钢组织中出现了大量的孪晶马氏体，且在孪晶马氏体上弥散着大量细小碳化物。（3）再经回火后，试验钢组织中析出了大量呈均匀弥散的细小碳化物，有MC型碳化物和大量针状M2C碳化物；等温淬火过程中形成的Fe3C在高温回火中分解，析出更为稳定的针状M2C碳化物，但仍然与基体保持一定位向关系。